2014 Fiscal Year Annual Research Report
スピルオーバー水素貯蔵材料の動的理論解明と高密度化
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24560813
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
佐原 亮二 独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, その他 (30323075)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
水関 博志 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (00271966) [Withdrawn]
ベロスルドフ ロディオン 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (10396517)
川添 良幸 東北大学, 学内共同利用施設等, 名誉教授 (30091672)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 第一原理計算 / 解離反応 / 全電子混合基底法 / 水素貯蔵材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、第一原理計算により水素貯蔵材料の電子状態解析や安定性の解析を行い、貯蔵材料の高密度化のための理論的指針を得ることである。本研究で使用するプログラムのひとつとして、申請者が開発者の一員である第一原理計算プログラム「全電子混合基底法プログラムTOMBO」を用いる。申請者は、本プログラムに時間依存密度汎関数理論(time dependent density functional theory, TDDFT)を導入し、電子の励起状態を考慮したシミュレーションを実行している。全電子混合基底法は、一電子波動関数を平面波と局在した原子軌道関数の混合基底で表現する手法であるため、芯電子まで含めた全電子を非常に効率よく高精度で表現でき、特に水素を始めとする軽元素を含む系に有利である。本プログラムにより、水素分子の担持金属への解離吸着のシミュレーションが可能である。また本過程は、スピルオーバープロセスのうち、初期の段階に対応する。本研究で行った基底状態のシミュレーションでは、水素分子はニッケルクラスター上で振動するのみであるのに対し、一電子をHOMOからLUMOへ励起した場合、解離しニッケル水素化物をすることが確認された。
本年度は、本プロジェクトで得られた結果をもとに、プログラムTOMBOを用いた材料開発についての研究解説も執筆した。また、本プロジェクトは本年度で終了であるが、今後のTDDFTによる研究の展開として、水素貯蔵材料開発にとどまらず、他の系についての適用を検討している。
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